DE1222476B

DE1222476B - Method for producing elongated, in particular dendritic semiconductor bodies by drawing from a melt

Info

Publication number: DE1222476B
Application number: DES72899A
Authority: DE
Inventors: Dr Werner Spielmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1961-03-09
Filing date: 1961-03-09
Publication date: 1966-08-11
Also published as: GB932758A; US3275419A; CH401918A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

BOIdBOId

Deutsche Kl.: 12c-2German class: 12c-2

Nummer: 1222476Number: 1222476

Aktenzeichen: S 72899IV c/12 cFile number: S 72899IV c / 12 c

Anmeldetag: 9. März 1961Filing date: March 9, 1961

Auslegetag: 11. August 1966Opening day: August 11, 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von langgestreckten, insbesondere dendritischen Halbleiterkörpern durch Ziehen aus einer bis unter den Schmelzpunkt unterkühlten, gegebenenfalls dotierten Schmelze, bei dem die mit einer Heiz-Vorrichtung erwärmte Halbleiterschmelze von einem aus dem gleichen Halbleitermaterial bestehenden Träger gehalten und der der Ziehstelle benachbarte Teil der Schmelze unterkühlt wird, nach Patent 1162 329. Die Erfindung sieht dabei vor, daß in an sich bekannter Weise die durch Änderung der Oberflächenform und des Volumens der Schmelze während des Ziehens bedingte Abweichung des in einer die Schmelze umgebenden Induktionsspule fließenden Stromes von einem Sollwert in einer Regelvorrichtung als Steuerwert zur Beeinflussung der Schmelze benutzt wird und daß damit die Vorschubgeschwindigkeit des in Ziehrichtung fortlaufend in die Induktionsspule nachgeführten Trägerkörpers gesteuert wird. Bevorzugt wird dabei ein Trägerkörper verwendet, der über seine ganze, in Ziehrichtung verlaufende Länge einen konstanten Durchmesser aufweist. The invention relates to a method for producing elongated, in particular dendritic Semiconductor bodies by pulling from a subcooled to below the melting point, if necessary doped melt, in which the semiconductor melt heated with a heating device of a held from the same semiconductor material carrier and that of the pulling point adjacent Part of the melt is supercooled, according to patent 1162 329. The invention provides that in known way by changing the surface shape and the volume of the melt during the draw-related deviation of the flowing in an induction coil surrounding the melt Current from a setpoint in a control device as a control value for influencing the melt is used and that thus the feed rate of the in the pulling direction continuously in the induction coil tracked carrier body is controlled. A carrier body is preferably used here, which has a constant diameter over its entire length running in the drawing direction.

Damit kann beim Dendritenziehen, bei dem auf der dem Trägerkörper zugewandten Seite der Schmelze festes Halbleitermaterial aufgeschmolzen und der in der Umgebung des Keimkristalls bzw. des anwachsendenDendriten befindliche Teil der Schmelze unterkühlt werden soll, ein gleichmäßiges Dendritenwachstum erzielt werden, da sich die unterkühlte Zone während des ganzen Ziehvorgangs jeweils an derselben Stelle befindet und außerdem auch die Aufschmelzung des Halbleitermaterials am selben Ort erfolgt.This means that when the dendrite is pulled, when the side facing the carrier body is pulled, the Melt solid semiconductor material melted and in the vicinity of the seed crystal or the growing dendrites located part of the melt is to be supercooled, a uniform dendrite growth can be achieved, since the supercooled zone during the entire drawing process in each case the same place and also the melting of the semiconductor material on the same Place takes place.

Die Nachführung des zu schmelzenden Halbleitermaterials erfolgt proportional der Masse des entstandenen Dendritenbandes. Dabei wird das Halbleitermaterial kontinuierlich in die Heizspule nachgeführt. The tracking of the semiconductor material to be melted is proportional to the mass of the resulting material Dendritic ribbon. The semiconductor material is continuously fed into the heating coil.

Eine nähere Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels gegeben. A more detailed explanation of the invention is given below using an exemplary embodiment.

In der Figur ist ein Trägerkörper 1 mit über seiner ganzen Länge konstantem Durchmesser dargestellt, aus dessen Schmelzkuppe 2 ein bandförmiger Halbleiterkörper 5 in Richtung des Pfeiles 15 gezogen wird. Diese Anordnung ist dabei entsprechend dem Hauptpatent in einem nicht dargestellten Reaktionsgefäß, das insbesondere mit einem Schutzgas hoher Wärmeleitfähigkeit gefüllt oder von diesem durchströmt wird, angeordnet. Der Trägerkörper kann dabei z. B. aus Germanium, Silicium oder einer Verfahren zum Herstellen von langgestreckten,
insbesondere dendritischen Halbleiterkörpern
durch Ziehen aus einer SchmelzeIn the figure, a carrier body 1 is shown with a constant diameter over its entire length, from the melting tip 2 of which a band-shaped semiconductor body 5 is drawn in the direction of arrow 15. According to the main patent, this arrangement is arranged in a reaction vessel, not shown, which in particular is filled with a protective gas of high thermal conductivity or through which it flows. The carrier body can, for. B. of germanium, silicon or a process for the production of elongated,
in particular dendritic semiconductor bodies
by drawing from a melt

Zusatz zum Patent: 1162 329Addendum to the patent: 1162 329

Anmelder:Applicant:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,Berlin and Munich,

München 2, Witteisbacherplatz 2Munich 2, Witteisbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dr. Werner Spielmann, Barbizon (Frankreich) - -Dr. Werner Spielmann, Barbizon (France) - -

A_mB_v-Verbindung bestehen. Zum Aufheizen der Schmelze dient die Induktionsspule 3. Um eine Unterkühlung der Schmelze zu erzielen, ist ein Kurzschlußring 4 vorgesehen, durch dessen Feld eine Schwächung des durch die Spule 3 erzeugten Induktionsstromes im oberen Teil der Schmelze und damit die geforderte Unterkühlung erzielt wird. Die Unterkühlung der oberen Zone der Schmelze kann aber auch durch andere Mittel, wie sie im Hauptpatent bereits näher erläutert wurden, erfolgen. Während des Ziehens des dendritischen Kristalls 5 wird der Trägerkörper 1 in Richtung des Pfeiles 16 nachgeführt. Die mit 17 bezeichnete Grenze flüssig-fest liegt immer am gleichen Ort, und besonders die unterkühlte, mit 18 bezeichnete Zone der Schmelze befindet sich jeweils an derselben Stelle. Die Lage der Schmelzstelle 17 und der unterkühlten Zone 18 ist vom Volumen und der Oberflächenform der Schmelzzone 2 abhängig. Einem bestimmten Volumen und einer bestimmten Oberflächenform der Schmelzzone entspricht dabei ein bestimmter Wert des in der Induktionsspule 3 fließenden Stroms.A _m B _v connection exist. The induction coil 3 is used to heat the melt. In order to supercool the melt, a short-circuit ring 4 is provided, through whose field a weakening of the induction current generated by the coil 3 in the upper part of the melt and thus the required supercooling is achieved. The subcooling of the upper zone of the melt can, however, also take place by other means, as already explained in more detail in the main patent. While the dendritic crystal 5 is being pulled, the carrier body 1 is tracked in the direction of the arrow 16. The liquid-solid boundary designated by 17 is always at the same place, and especially the supercooled zone of the melt designated by 18 is always at the same point. The position of the melting point 17 and the supercooled zone 18 is dependent on the volume and the surface shape of the melting zone 2. A certain value of the current flowing in the induction coil 3 corresponds to a certain volume and a certain surface shape of the melting zone.

Wie in Patent 1162 329 erläutert wird, haben zwei schmelzflüssige Körper des gleichen Materials, die mit einer Anordnung nach der Figur, also einem Parallelresonanzkreis, gebildet aus der Induktionsspule 3 und ihrer Parallelkapazität 7 und dem speisenden Hochfrequenzgenerator 8, zum Schmelzen gebracht werden können, dann die gleiche Oberflächen-As discussed in patent 1,162,329, two molten bodies of the same material have the with an arrangement according to the figure, ie a parallel resonance circuit, formed from the induction coil 3 and its parallel capacitance 7 and the feeding high-frequency generator 8, brought to melt then the same surface

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form und das gleiche Volumen (Zonenfülligkeit), wenn die Verschiebung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises beim Einbringen dieser Körper in die Spule 3 und Aufschmelzen gleich groß sind. Die Zonenfülligkeit ist bei vorgegebenem Schmelzmaterial und vorgegebenen elektrischen Daten der Schmelzanordnung eine Funktion der Geometrie des Systems Spule/Schmelze.shape and the same volume (zone filling) if the shift of the resonance frequency of the The resonant circuit when this body is introduced into the coil 3 and melted are the same size. the Zone filling is with a given melting material and given electrical data of the melting arrangement a function of the geometry of the coil / melt system.

Ändert sich während des Ziehens die Lage der Schmelzstelle 17 und die Lage der unterkühlten Zone 18 durch Anwachsen des Halbleitermaterials der Schmelze an dem dendritischen Halbleiterkörper, so ändert sich auch der Strom in der Induktionsspule 3. Diese Stromänderung bewirkt über eine Regelvorrichtung ein Nachführen des Trägerkörpers 1 in Richtung des Pfeiles 16, bis der Strom in der Spule wieder den Sollwert hat. Beim Ausführungsbeispiel dient die Induktionsspule 3 gleichzeitig als Heizspule. Es kann aber auch eine gesonderte Spule zum Aufheizen der Zone vorgesehen sein.If the position of the melting point 17 and the position of the supercooled one changes during the drawing Zone 18 through growth of the semiconductor material of the melt on the dendritic semiconductor body, so also changes the current in the induction coil 3. This change in current causes a Control device tracking the carrier body 1 in the direction of arrow 16 until the current in the Coil has the setpoint again. In the embodiment, the induction coil 3 serves as a Heating coil. However, a separate coil can also be provided for heating the zone.

Die Änderung des Stroms bewirkt in der Induktionsspule eine Änderung des Anodengleichstroms des Hochfrequenzgenerators 8 und damit eine Änderung des Spannungsabfalls am Widerstand 9. Dieser Spannungsabfall wird in einer Kompensationsschaltung mit einem Sollwertgeber, z. B. einer Batterie 10, verglichen. Eine Abweichung des Anodenstroms des Hochfrequenzgenerators 8, bedingt durch eine Abweichung des Stroms in der Spule 3 vom Sollwert, bewirkt einen Strom in der Kompensationsschaltung, der mittels eines Magnetverstärkers 11, insbesondere mittels zweier Magnetverstärker in Gegentaktschaltung, verstärkt wird. Eine Abweichung des Spulenstroms vom Sollwert hat also eine veränderliche Ausgangsspannung am Magnetverstärker zur Folge, welche die Drehgeschwindigkeit eines Gleichstrommotors 12 regelt. Die Antriebswelle dieses Motors führt das Halbleitermaterial des Trägerkörpers 1 über eine mechanische Umsetzung, z. B. über ein Getriebe 14, und ein Zahnrad 13 in die Heizspule 3 hinein. Die Regelung über Magnetverstärker hat den Vorteil, daß bei einer starken Abweichung des Spulenstroms vom Sollwert eine schnelle Nachregelung erfolgt, während bei einer nur geringen Abweichung die Nachregelung langsamer vor sich geht, d. h., der durch die Abweichung vom Sollwert bedingte Strom in der Kompensationsschaltung wird durch den Magnetverstärker kontinuierlich verstärkt und damit ein kontinuierlicher Nachschub des Halbleitermaterials in die Heizspule erreicht.The change in current causes a change in the anode direct current in the induction coil of the high-frequency generator 8 and thus a change in the voltage drop across the resistor 9. This Voltage drop is in a compensation circuit with a setpoint generator, z. B. a battery 10, compared. A deviation in the anode current of the high frequency generator 8, caused by a deviation of the current in coil 3 from the nominal value causes a current in the compensation circuit, by means of a magnetic amplifier 11, in particular by means of two magnetic amplifiers in Push-pull circuit, is amplified. A deviation of the coil current from the nominal value therefore has a variable output voltage at the magnetic amplifier result, which regulates the speed of rotation of a DC motor 12. The drive shaft of this motor guides the semiconductor material of the carrier body 1 via a mechanical implementation, e.g. B. via a gear 14, and a gear 13 in the Heating coil 3 in. The control via magnetic amplifier has the advantage that in the event of a large deviation of the coil current from the setpoint a quick readjustment takes place, while with one only small deviation the readjustment takes place more slowly, d. that is, by the deviation from Setpoint-related current in the compensation circuit is continuous through the magnetic amplifier reinforced and thus a continuous replenishment of the semiconductor material in the heating coil is achieved.

Claims

Patent claims:

1. A method for producing elongated, in particular dendritic semiconductor bodies by drawing from an optionally doped one that is supercooled to below the melting point

. Melt, at. which the heated with a heating device semiconductor melt from one of the the same semiconductor material existing carrier held and the part adjacent to the pulling point the melt is subcooled, according to patent 1162 329, characterized in that in a manner known per se by changing the surface shape and volume of the Melt during the drawing caused deviation of the temperature in a surrounding the melt Induction coil current flowing from a target value in a control device as a control value is used to influence the melt and that the feed rate of the in Drawing direction is continuously controlled in the induction coil tracked carrier body.

2. The method according to claim 1, characterized in that a carrier body is used which has a constant diameter over its entire length running in the drawing direction having.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the by changing the Coil current caused a change in the anode current of a generator feeding the coil is continuously amplified by means of two magnetic amplifiers in push-pull circuit.

Considered publications:
French patent specification No. 1222189.

1 sheet of drawings